我國瓦斯發電發展前景研究

劉錦明

摘 要：將排空的瓦斯進行發電利用有助于加強煤礦瓦斯綜合治理，減少環境污染，增加經濟、社會及環境效益。目前，對于高濃度瓦斯的利用已經形成產業鏈，但是大量低濃度以及超低濃度的瓦斯仍然沒有被很好利用。結合技術、政策、經濟等因素對瓦斯發電發展前景及其利弊進行分析，并提出合理性建議。

關鍵詞：瓦斯發電；發展前景；利弊分析

中圖分類號：TD712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2016）32-0052-02

引言

在煤炭的開采過程中，瓦斯常常以伴生氣的形式存在于煤層中。當瓦斯濃度處在其爆炸極限范圍內時遇明火有爆炸的危險，嚴重威脅著煤礦的安全生產。瓦斯中甲烷氣體的溫室效應是CO2的21倍，瓦斯排放到大氣中，會破壞地球大氣的臭氧層。抽排瓦斯的大量排空，一方面，浪費大量潔凈能源，污染大氣環境；另一方面，隨著國家與政府對環保的強制要求，瓦斯的自主排空將面臨著更嚴格的監管。

我國瓦斯資源儲量豐富。煤礦在采煤的同時產生大量瓦斯，除去已被利用的部分，每年仍有約30億立方米的瓦斯被排空浪費；煤礦在開采前需裂解煤層，將煤層中的瓦斯氣體通過地面鉆井抽采出去，這部分瓦斯每年約有50億立方米。綜上，每年約有80億立方米的瓦斯可被利用，約折合標煤1 000萬噸。能源是經濟發展的動力，隨著瓦斯這種新的潔凈能源漸漸被人們認識并接受，它將會成為石油、天然氣資源的有益補充，若能將這部分排空瓦斯進行利用，將會給我國的新能源戰略帶來深遠的意義。

一、發展瓦斯發電的優勢分析

（一）瓦斯發電技術相對成熟

目前，國內煤礦抽采的瓦斯主要用于兩大領域，民用及工業燃氣和瓦斯發電。

對礦區瓦斯抽采按現有標準確定，30%以上的瓦斯濃度稱為高濃度瓦斯，可直接進行存儲，用作燃氣或者發電；9%—30%濃度的瓦斯稱為低濃度瓦斯，處在瓦斯爆炸極限范圍內，不允許存儲，可使用燃氣發電機組進行發電利用；9%以下濃度的瓦斯稱為超低濃度瓦斯，這類瓦斯由于濃度過低，無法燃燒，不能作為普通燃氣發電機組的燃料。目前，對其利用的技術主要有兩種，一是將8%左右濃度的瓦斯使用柴油引燃發電機組，并且在燃燒過程中持續混合柴油的方式進行發電，二是使用1%以下濃度的瓦斯利用蓄熱氧化燃燒發電技術進行發電利用。

綜上所述，我國目前對抽采瓦斯的利用主要有以下四種方式。

1.30%以上濃度的瓦斯可直接用作民用、工業用燃氣。

2.9%—30%濃度的瓦斯可使用燃氣發電機組進行發電利用。在過去幾十年時間內，特別是在近10年中，容量為100—2000kW范圍內的燃氣發電機組在應用方面，有了很大的發展。隨著產品技術的不斷成熟和改良，往復式燃氣發動機組已經可以利用9%—30%濃度的瓦斯進行發電。燃氣發電機組作為一種低成本的發電產品，在瓦斯發電市場占據重要地位。

3.8%左右濃度的瓦斯可使用柴油引燃發電機組進行發電利用。由于超低濃度瓦斯利用火花塞點火困難，傳統燃氣發電機組無法對其進行發電利用。國內企業經過長期研究試驗，研制出的柴油引燃發電機組有效解決了這一問題。該發電機組利用微量柴油引燃來代替火花塞點火，促使低濃度瓦斯可以在缸內快速燃燒帶動活塞做功輸出電能。柴油引燃發電機組的輸送系統采用低濃度瓦斯細水霧混合輸送系統，成功避免了機組運行過程中可能出現的瓦斯回火爆炸的危險。另外，通過此發電機組，可有效控制柴油噴射量（10—20g/kWh），達到最佳的稀薄燃燒狀態，同時可將機組的排溫控制在550℃以下，明顯降低機組熱負荷，提高了機組運行的穩定性。

4.1%以下濃度的瓦斯（俗稱乏風）可利用蓄熱氧化燃燒發電技術進行發電利用。在煤礦開采過程中，為了降低礦井中的瓦斯濃度、提高煤礦生產的安全性，需要利用抽排系統將煤礦瓦斯排到礦井外，這部分煤礦瓦斯稱為乏風，乏風中的瓦斯含量極低（一般在1%以下），無法進行燃燒發電，而目前我國對于乏風的利用主要是引進國外先進的蓄熱氧化燃燒發電技術進行發電。利用電熱元件先將發電設備內的交換床預熱到甲烷氣體氧化反應所需溫度，乏風從交換床的低溫側流入并穿過反應器，乏風溫度升高，在到達交換床高溫反應區時被迅速氧化，產生熱能。產生的高溫氣體到達交換床另一側釋放熱量，使這一側交換床的溫度越來越高，形成高溫側。此時，氧化反應器將自動逆轉乏風流動方向，使乏風從交換床的高溫側流入，吸熱升溫，接近反應器中央區域時，甲烷氣體被氧化、產生熱能，高溫氣體被傳輸到交換床的低溫側釋放熱能，如此循環交替運轉。在循環運轉的過程中產生的高溫高壓氣體帶動發電機進行發電。

（二）瓦斯發電得到國家政策的大力支持

加快煤礦瓦斯的抽采利用，推進煤礦安全發展、清潔發展、節約發展，是一項很有發展前景的事業。國家高度重視煤礦瓦斯抽采利用的發展，成立專門的工作機構，安排專項資金，制定了防治結合、標本兼治的重要決策和一系列政策措施，大力推進煤礦瓦斯抽采利用。

1.財政資金上加大支持力度。中央財政提高瓦斯抽采利用的財政補貼標準，強化中央財政獎勵資金引導扶持，加快推進煤炭產業結構調整和煤礦企業兼并重組；加大中央財政建設投資支持力度，充分調動企業積極性。

2.稅收政策上加大優惠。完善增值稅優惠政策，加快營業稅改征增值稅改革試點，擴大煤礦企業增值稅進項稅抵扣范圍；加大所得稅優惠力度，瓦斯開發利用財政補貼，符合有關專項用途財政性資金企業所得稅處理規定的，作為企業所得稅不征稅收入處理。

3.發電價格和上網政策上給予支持。落實瓦斯發電市場定價機制，支持瓦斯發電上網。煤礦企業利用瓦斯所發電量優先自發自用，富余電量需要上網的，由電網企業全部收購。完善瓦斯發電價格政策，根據瓦斯發電造價及運營成本變化情況，調整瓦斯發電上網電價。

4.對利用瓦斯發電的企業進行補貼。瓦斯發電將按照當地脫硫燃煤機組標桿上網電價加每千瓦時0.25元補貼；另外，中央財政將按0.2元/立方米（折純）的標準對瓦斯開采企業進行補貼。

（三）瓦斯發電項目效益顯著

瓦斯發電項目可以取得良好的經濟效益，以燃氣發電機組利用30%濃度的瓦斯發電為例：

假設燃氣發電機組發電效率為35%，每立方米純瓦斯可發電3.0—4.2度，則每立方米30%濃度的瓦斯可發電1.0—1.4度，利用30%濃度的瓦斯發電成本約需0.15元/度，而上網電價約為0.56元/度，如果在項目投產后可以保證瓦斯氣源的穩定供應，項目在兩到三年時間內即可收回成本。此外，考慮到瓦斯抽采及利用的政府補貼、項目產生的可交易CO2減排指標等，瓦斯發電項目的經濟效益十分顯著。瓦斯發電項目還可以減少溫室氣體排放，降低大氣溫室效應，減少環境污染，并且給項目所在地區帶來更多的就業機會，具有很大的社會、環境效益。

二、瓦斯發電發展的制約因素

雖然目前瓦斯發電技術成熟可靠，效益較顯著，也得到國家政策的大力支持，但也存在著諸多制約因素，主要表現在以下方面。

（一）常規燃氣發電機組利用瓦斯作燃料發電時，可利用瓦斯濃度下限為9%

常規燃氣發電機組利用瓦斯作為燃料發電時，對瓦斯濃度有較高要求，可利用瓦斯濃度下限為9%。對于目前利用9%以下濃度的瓦斯的兩種技術，項目建設初期投資過大，且運營過程中發電成本過高，導致投資回收期太長，使項目環保不經濟。

（二）由于超低濃度瓦斯利用技術仍存在很大空缺

目前，1%—9%濃度的瓦斯沒有被充分利用，因此，需要加大對瓦斯發電設備的研究投資，并且積極發展摻混技術。

（三）抽采技術和設備不完善，不利于瓦斯發電項目的長久運營

由于抽采技術和設備不夠完善，以及隨著開采工作面的進展，抽采瓦斯的濃度有較大的變化，瓦斯發電機組的穩定性受瓦斯濃度波動影響較大，瓦斯濃度過低時，機組運行困難，導致發電效率不穩定，不利于瓦斯發電項目的長久運營。

（四）國家政策落實不夠，影響企業積極性

國家雖然推行了一系列政策支持瓦斯抽采利用，但在實際操作過程中，政策的落實大打折扣。對于瓦斯抽采利用單位的補貼遲遲不到位，嚴重影響企業的積極性。

三、建議及展望

（一）加強煤礦瓦斯抽采利用科技保障力

發展瓦斯抽采利用，必須以科技創新和技術進步為出發點。要進一步加大以煤礦瓦斯抽采利用為重點的安全技改力度，地方和企業也要在配套資金上加大支持。要大力推進瓦斯開發利用國家科技重大專項的實施，加強瓦斯抽采利用重大問題的科技攻關，加大煤礦瓦斯抽采和開發利用關鍵技術、重點裝備研發和推廣應用力度。

（二）國家要認真編制和落實煤礦瓦斯抽采利用規劃

為促進煤礦瓦斯抽采利用進一步發展，必須堅持科學規劃，有序開發，防止亂采亂抽、浪費資源。要抓緊煤礦瓦斯抽采利用規劃編制工作，明確目標、任務、標準、重點項目、資金投入、保障措施，推進煤礦瓦斯抽采利用有序有效進行。

（三）進一步完善落實瓦斯抽采利用優惠政策

目前，影響煤礦瓦斯抽采利用進一步推行的重要原因之一，是國家鼓勵支持抽采利用的政策沒有得到很好落實，有些政策還需要進一步完善。促進煤礦瓦斯抽采利用，關鍵是要落實政策、完善政策。并且要確保國家對于瓦斯抽采利用的優惠及補貼到位，不打折扣，提高瓦斯抽采企業的積極性。國家電網要積極為瓦斯發電企業創造條件，保證瓦斯發電優先上網。

（四）瓦斯發電技術為解決能源與環境的問題提供了全新思路

瓦斯發電技術在“十一五”、“十二五”期間得到了快速發展，為解決能源與環境的問題提供了全新思路。隨著能源與環境問題的日益突出，國家對環保的要求日趨嚴格，大力發展瓦斯發電是未來瓦斯利用的主要方向之一，發展前景十分廣闊。

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[責任編輯 柯 黎]